Проект автоматизации процесса ректификации

ФБГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Министерство образования  и науки РФ

Факультет: Переработки  природных соединений

Кафедра: Автоматизации производственных процессов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПОРЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ  ПРОФЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ

 

Пояснительная записка

(АТП 000000.018.ПЗ)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель:

                             Должиков В.А

             (подпись)

__________________

               (оценка, дата)

Выполнила: студентка гр. 55-9

                             Абрамова А.В.

               (подпись)

__________________

               (дата)

 

 

ФБГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Министерство образования  и науки РФ

Кафедра: Автоматизации производственных процессов

Факультет: Переработки  природных соединений

Учебная дисциплина: Автоматизация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

«Проект автоматизации процесса процесса ректификации»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студентка: Абрамова А.В.       группа 55-9

 

Дата выдачи_ _________________2012год

 

Срок выполнения _____________2012 год

Руководитель:                    Должиков В.А.

 

 

 

1. Исходные данные.
1. Исходная схема автоматизации.
2. Данные для расчета потенциометра:

Шкала прибора                                                             от 0 до 400 ͦ С

Градуировка температуры свободных концов термометра   ТМК(Т)

Начальное значение шкалы                       E(t_н, t₀) = 0 мВ

Конечное значение шкалы                                                 E(t_к, t₀) = 20,872 мВ

Диапазон измерений.*                                                              Е_д = 20,872 Ом

 

3. Данные для расчета ротаметра:

Диаметр трубки в месте  нулевого деления шкалы                    D₀ = 0,0171 м

Объем поплавка V = 3,075*10^-6 м^-3

Диаметр миделя поплавка d = 0,0164 м

Вес поплавка G₀ = 0,191 H

Измеряемая среда Вода

Плотность среды (при t⁰ =50⁰) ρ =0,078 МПа

Динамическая вязкость вещества μ₃₀ = 0,5494*10^-3 Па*с

Плотность материала  поплавка ρ_н = 7850 кг/м³

 

2. Перечень графического материала:
1. Функциональная схема автоматизации.
3. Перечень вопросов отраженных в пояснительной записке:
1. Описание технологического процесса
2. Выбор средств автоматизации
3. Расчет потенциометра
4. Расчет шкалы ротаметра

 

4. Рекомендуемая литература:
1. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов, справочное пособие. М. «Энергия» 1980г.
2. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. М. «Машиностроение» 1983г.
3. Преображеникий В.П. Теплотехнические измерения и приборы, 3 изд. перераб. и доп. , М. «Энергия» 1978г.
4. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, М.Б. Миндин; под ред. А.С. Клюева – 3-е изд. , перераб. и доп. – .М.«Энергоатомиздат», 1991.- 432 м. :

 

 

 

Руководитель________________________________

Задание принял к исполнению__________________

 

 

 

 

Реферат

 

В данном курсовом проекте  производится автоматизация ректификационной колонны. Курсовой проект состоит из текстовой и графической части. Текстовая часть состоит из 33 листов. Она включает следующие разделы: описание технологического процесса, выбор средств автоматизации, расчет ротаметра, расчет сопротивлений резисторов измерительной схемы автоматического потенциометра, заказная спецификация. Графическая связь представлена в виде функциональной схемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

1. Введение…………………………………………………………………….….6

2. Описание технологического процесса…………………………………..……7

2.1 Измерение температуры……………………………………………....9

2.2 Измерение давления……………………………………………...…...11

2.3 Измерение уровня………………………………………………….…12

2.4 Измерение плоскости……………………………………………...….13

2.5 Измерение расхода…………………………………………………....14

3. Расчетная часть…………………………………………………………….….16

3.1 Расчет шкалы ротаметра…………………………………………...…16

3.2 Расчет сопротивлений  резисторов измерительной схемы  автоматического потенциометра………………………………………...25

4. Заключение…………………………………………………………………....29

Библиографический список……………………………………………………..30

Приложение А. Заказная спецификация на оборудование и материалы…….31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В химической промышленности комплексной механизации и автоматизации  уделяется большое внимание. Это  объясняется сложностью и высокой  скоростью протекания технологических  процессов, а так же чувствительностью  их к нарушению режимов работы, вредностью условий работы, взрыво- и пожаробезопасностью перерабатываемых и получаемых веществ.

По мере осуществления  механизации производства сокращается  тяжелый физический труд, уменьшается  численность рабочих непосредственно  занятых в производстве, увеличивается  производительность труда.

Автоматизация позволяет  улучшить основные показатели эффективности  производства: увеличение количества, улучшение качества м снижение себестоимости  выпускаемой продукции, повышение производительности труда.

Проведение некоторых  технологических процессов возможно только при условии их полной автоматизации (например: в паровых котлах высокого давления, в атомных установках и т.д.). При ручном управлении такими процессами малейшее замешательство человека и несвоевременное воздействие его на процесс могут привести к серьезным последствиям.

Внедрение специальных  автоматических устройств, способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферы, водоемов промышленными отходами.

Задачи, которые ставятся перед специалистами, требуют не только глубокого знания технологических процессов, но и знания принципов составления автоматических систем, позволяющих наиболее эффективно управлять процессом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание технологического процесса

 

Процесс ректификации относится к основным процессам химической технологии. Показателем его эффективности является состав целевого продукта. В зависимости от технологических особенностей в качестве целевого продукта могут выступать как дистиллят, так и кубовый остаток. Поддержание постоянного состава целевого продукта при этом может колебаться в определенных пределах вследствие изменения состава исходной смеси. В дальнейшем будем считать целевым продуктом дистиллят.

Ректификационная установка  является сложным объектом управления со значительным временем запаздывания (например в отдельных случаях выходные параметры процесса начнут изменятся после изменения параметров сырья лишь через 1-3 часа) с большим числом параметров, характеризующих процесс, многочисленными взаимосвязями между ними, распределенностью их и т.д.

Трудность регулирования  процесса объясняется также частотой и амплитудой возмущения. Возмущениями являются изменение начальных параметров исходной смеси, тепло- и хладоносителей, изменение свойств теплопередающих поверхностей, отложение веществ на стенках и т.д.

Показатель эффективности  процесса – концентрация искомого компонента в дистилляте, самым непосредственным образом зависит от начальных  параметров исходной смеси. С их изменением в процессе могут наступать наиболее сильные возмущения, в частности по каналу состава исходной смеси, так как состав определяется предыдущими технологическим процессом.

Большое значение для  процесса имеет температура исходной смеси. Если смесь начинает поступать в колонну при температуре ниже температуры кипения, она должна нагреваться до этой температуры парами, идущими из нижней части колонны. Конденсация паров при этом возрастает, что нарушает весь режим ректификации. Поэтому температуру исходной смеси стабилизируют изменением расхода теплоносителя, подаваемого в теплообменник, тем самым ликвидируя одно из возмущений.

Стабилизация давления в верхней части колонны необходима нетолько для поддержания заданного  состава целевого продукта, но и  для обеспечения нормального гидродинамического режима колонны. Так как при понижении давления может произойти «захлебывание» колонны (восходящий поток пара начинает препятствовать стеканию жидкости по тарелкам вниз), а при его повышении уменьшается скорость парового потока, что связано с уменьшением производительности установки.

При значительном гидродинамическом  сопротивлении колонны стабилизация давления в верхней ее части не обеспечивает постоянства давления в нижней. Если в колонне разгоняется  смесь, состав которой более чувствителен к изменению давления, чем к изменению температуры, то стабилизируют давление не только в верхней части колонны, но и в нижней части изменением расхода теплоносителя в кипятильник

 

 

2. Выбор средств автоматизации.

 

При выборе наиболее предпочтительного варианта технических средств автоматизации, учитываются основные требования: технологические и системные.

К технологическим требованиям  относятся:

• вид и величина измеряемого параметра;
• характер измеряемой и окружающей среды;
• место установки датчиков исполнительных механизмов.

К системным требованиям  относятся:

• степень функционального развития (многофункциональность, комплектность поставки);
• вид потребляемой энергии, энергетические характеристики (напряжение, потребляемая мощность);
• унификация входных и выходных сигналов;
• метрологические характеристики (класс точности, предел измерения параметра и др.).

Также при выборе технических  средств необходимо ориентироваться  на их серийность, по возможности стремиться применять однотипные средства государственной системы приборов (ГСП), входящих в состав локальных систем автоматического контроля, регулирования и управления.

Руководствуясь этими  требованиями, датчики и преобразователи  выбраны, преимущественно, промышленной группой «Метран», так как промышленная группа «Метран» поставляет практически все оборудование нижнего уровня систем автоматизации необходимое для измерения и поддержания основных параметров в заданных пределах. В качестве вторичных показывающих, регистрирующих и сигнализирующих приборов выбраны приборы ДИСК – 250.

 

2.1 Измерение  температуры. 

 

При выборе средств автоматизации контроля, необходимо учитывать определенные значения температур, в диапазоне которых можно применять различные датчики температуры, а также вид выходного сигнала. При выборе датчиков необходимо учитывать среду, в которой они должны работать.

Выпускаемые в настоящее  время преобразователи сопротивления  с унифицированным выходным сигналом позволяют использовать их с разнообразными вторичными приборами с унифицированным  входом без дополнительных преобразователей.

Для данного технологического процесса выбираем термометр электрического сопротивления с унифицированным  выходным сигналом ТСПУ Метран-276 (поз. 4-1). Предназначен для измерения температуры нейтральных и агрессивных сред, по отношению к которым материал защитной арматуры является коррозионностойким.